Вариант И-16 тип 10 с еще более мощным вооружением. Крыльевые пулеметы ШКАС заменены автоматическими пушками ШВАК калибра 20-мм с боекомплектом по 150 снарядов на пушку, который частично размещался в фюзеляже. Фюзеляжные синхропулеметы остались. Уста­новка пушек привела к увеличению массы машины почти на 100 кг и соответствующему снижению летных данных.

Бои в Испании и Китае показали, что двух пулеметов «пятерки» недостаточ­но, чтобы успешно бороться с крупными, хорошо защищенными двухмоторными и трехмоторными бомбардировщиками. Поэтому в 1938 году была создана модификация с усиленным вооружением. Два дополнительных синхронных пулемета ШКАС с боекомплектом по 650 па­тронов на ствол установили в фюзеляже над двигателем под выступающими обте­кателями.